【正文】 an hour, the northouth perspective will be changed once a day, and then the MCU to return to control things through the night to determine, as well as every haif a year to track the direction of the northsouth change in control. Because of the time and the current limitations of the knowledge of the author’s , the tracking system to track the point of view is rough , there are many errors , if the opportunity arised the design will be iomproved in the future.Keywords: solar cells Inrradiation angle of sun tracking automatically singlechip Stepping motor一、概述（一）能源與環(huán)保隨著時代的前進，人類社會和經(jīng)濟的發(fā)展速度日益增加，但是與此同時人類社會的負擔(dān)和責(zé)任也隨之增加。一次能源的日益枯竭，已引起全世界的極大關(guān)注。新能源技術(shù)及節(jié)能技術(shù)在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展。有如下的優(yōu)點:“無限性”太陽能是取之不盡的可再生能源，可利用能量巨大。這就為常規(guī)能源缺乏的國家和地區(qū)解決能源問題提供了美好前景。在我國廣闊富饒的土地上，有著十分豐富的太陽能資源。日本通產(chǎn)省(MITI)第二次新能源分委會宣布了光伏、風(fēng)能和太陽熱利用計劃,2010年光伏發(fā)電裝機容量達到5GW。太陽能光伏發(fā)電是太陽能利用的重要方式, 隨著國家西部開發(fā)政策的推行及光明工程的實施, 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)取得了較快發(fā)展。（四）幾種主要的太陽能發(fā)電裝置塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的工作過程是：太陽輻射熱被定日鏡反射集中后，被塔頂?shù)慕邮掌魑?，接收器上的聚光倍率可超過1000倍。所以，在太陽能熱發(fā)電站中，塔式電站的控制系統(tǒng)最為復(fù)雜。如果聚光倍率增加到幾十倍以上，聚光太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率，一般應(yīng)大于20%,且需耐高倍率的太陽輻射，特別是在較高溫度下的光電轉(zhuǎn)換性能要得到保證，故在半導(dǎo)體材料選擇、電池結(jié)構(gòu)和柵線設(shè)計等方面都要進行一些特殊考慮。跟蹤過程當(dāng)中就是要確保太陽光線與透鏡的中軸線平行?；蛟诮裹c處直接放置發(fā)動機組發(fā)電，如斯特林發(fā)動機組構(gòu)成的碟式太陽能斯特林發(fā)電裝置，技術(shù)上更為先進。(1)單軸跟蹤一般采用：傾斜布置東西跟蹤；焦線南北水平布置，東西跟蹤；焦線東西水平布置，南北跟蹤。工作時太陽能設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換部分所在平面繞極軸運轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速的設(shè)定與地球自轉(zhuǎn)角速度大小相同方向相反用以跟蹤太陽方位角:反射鏡圍繞赤緯軸作俯仰轉(zhuǎn)動是為了適應(yīng)太陽高度角的變化，通常根據(jù)季節(jié)的變化定期調(diào)整。2002年2月美國亞利桑那大學(xué)推出了新型太陽能跟蹤裝置，該裝置利用控制電機完成跟蹤，采用鋁型材框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，大大拓寬了跟蹤器的應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)太陽在天空中每分鐘的運動角度，計算出太陽光接收器每分鐘應(yīng)轉(zhuǎn)動的角度，從而確定出電動機的轉(zhuǎn)速，使得太陽光接收器根據(jù)太陽的位置而相應(yīng)變動。首先利用一套公式通過計算機算出在給定時間的太陽的位置，再計算出跟蹤裝置被要求的位置，最后通過電機傳動裝置達到要求的位置，實現(xiàn)對太陽高度角和方位角的跟蹤。.IMPa的自來水作為跟蹤動力(若無自來水，可裝一只容積為ZL的壓力水箱)。液體多的容器重量增加，使裝置傾斜而跟蹤太陽，直至對準(zhǔn)時為止。當(dāng)太陽光線向西偏移一個角度時，遮光板使黑管的受熱面積發(fā)生變化，右黑管將被遮光板遮住一部分，受熱面積改變，而左黑管的受熱面積不變，僅是位置發(fā)生了變化?？胤攀教柛櫻b置由配重塊、彈簧、杠桿、制動裝置、電磁鐵等部分組成。此時遮光板又重新?lián)踝￡柟猓柲茈姵剡M入陰影區(qū)，電磁鐵釋放，完成跟蹤。其缺點是機構(gòu)只能做成單軸跟蹤器，不能自動復(fù)位(除非另外加復(fù)位機構(gòu))因而不能滿足晝夜更替之后的跟蹤需求。其中一對光電阻(PI，P3)東西對稱安裝在圓筒的兩側(cè)，用來粗略的檢測太陽由東往西運動的偏轉(zhuǎn)角度即方位角。而(PS，P7)這一對光電阻受到了圓筒對環(huán)境散射光的屏蔽保護，它們接收的照度會出現(xiàn)差值，這就是偏離信號。理論上講，圓筒的長度越長，跟蹤器的精度就越高。正中央的光敏電阻與接收面垂直，Aa，Bb，Cc，Dd，助，F(xiàn)f將圓分成12 等份，它們分別代表單方向定位裝置。自人造天體發(fā)射后又出現(xiàn)了三軸、四軸式跟蹤器。限位裝置有東、兩、上、下四個極限限位功能，跟蹤精度高，范圍寬，有自動返回功能。減速器的傳動比為1:120，電機轉(zhuǎn)動120176。的步距角就可以算出相應(yīng)的脈沖數(shù)。校正可以選擇任一天中的幾個不同時刻進行，得到一組高度角和方位角的校正系數(shù)，取其平均值。在本課題中采用的是雙軸跟蹤的方法對太陽進行即時跟蹤，使太陽能接收裝置能夠始終正對太陽，從而提高吸收效率。不能滿足本系統(tǒng)經(jīng)久耐用的研發(fā)要求。驅(qū)動電機選用的是步進電機，此種電機性能可靠，對于角度量轉(zhuǎn)向控制精確。在本系統(tǒng)中，考慮選用的控制核心為單片機。比對兩種蓄電池的特點，鉛酸蓄電池價格低廉，原材料易得，維護方便，原材料豐富，但體積較大。為了最大限度地利用蓄電池的性能和延長使用壽命，必須對它的充電條件加以規(guī)定和控制。但采用脈沖寬度調(diào)制型控制器，往往包含最大功率的跟蹤功能，只能用MOS晶體管作為開關(guān)器件。的夾角，而且地球公轉(zhuǎn)時其自轉(zhuǎn)軸的方向始終不變，總是指向天球的北極。春分過后，太陽的生落點逐日移向北方，白晝時間增長，黑夜時間縮短，正午時太陽的高度逐日增加。在周日視運動中，太陽多出于正東而沒于正西，白晝和黑夜等長。在一年中，太陽赤緯每天都在變化，但不超過士23176。太陽的時角用表示，它定義為:在正午時=0，每隔一個小時增加15176。對于北半球，當(dāng)1 tantan+1，解式()，有=arccos(tantan) ()求出時角后，日出日沒時間用t=求出。機械轉(zhuǎn)向機構(gòu)在結(jié)構(gòu)上要做到結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理，選件不能過大臃腫，在同等條件下，盡量選用小型的構(gòu)件。這三種減速器各自的特點如下:（1）蝸輪蝸桿減速器的主要特點是具有反向自鎖功能，可以有較大的減速比，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上。因此在本雙軸跟蹤機構(gòu)中，選取渦輪蝸桿減速器是較為合適的。步進電動機的移量或者線位移量S與脈沖數(shù)k成正比。按勵磁方式分類，步進電動機可分為3大類：（1）反應(yīng)式步進電動機(anv baelelrcutance，簡稱vR)反應(yīng)式步進電動機又稱為磁阻式步進電動機。它綜合了反應(yīng)式和永磁式兩者的優(yōu)點，它的輸出轉(zhuǎn)矩大，動態(tài)性能好，步距角小。如夜間、陰雨天等情況下太陽能電池板無法提供電能，此時即需要控制器阻止蓄電池向電池板放電。采用這種系統(tǒng)設(shè)計，蓄電池只能在太陽高輻照度時達到滿充電，而在低輻照度時將減少方陣的工作效率。 串聯(lián)調(diào)節(jié)系統(tǒng)（二）單片機的選型在本控制中的單片機部件選擇ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51型單片機。（1) 主 電 源引腳A. Vcc: 電源端。（3) 控制或與其它電源復(fù)用引腳RST、AlE/、/VppA. RST: 復(fù)位輸入端。該位置數(shù)后，只有在執(zhí)行一條MOVX或MOVC指令期間，ALE才一會被激活。在對Flash存貯器編程期間，該引腳也用于施加編程語序電源。P1的輸出可驅(qū)動〔吸收或輸出電流方式)4個TTL輸入。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存貯器(如執(zhí)行MOVXDPTR指令)時，P2口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器SFR區(qū)中P2寄存器的內(nèi)容)，在整個訪問期間不會改變。8563得多種報警功能、定時器功能、時鐘輸出功能及中斷輸出功能，能滿足各種復(fù)雜的定時服務(wù)需求，甚至可為單片機提供“看門狗”功能。 控制/狀態(tài)寄存器1各位的定義和功能Bit定義功能7TEST1TEST1=0，普通模式；TEST1=1，EXT_CLK測試模式5STOPSTOP=0，芯片時鐘運行；STOP=1，所有芯片分頻器異步邏輯0，芯片時鐘停止運行（CLOCK在32768Hz時可用）3TESTCTESTC=0，電源復(fù)位功能失效；TESTC=1，電源復(fù)位功能有效（普通模式邏輯0）6,4,2,1,00默認值為邏輯0 控制/狀態(tài)寄存器2各位的定義和功能Bit定義功能7,6,50默認值為邏輯04TI/IPTI/IP=0，當(dāng)TF有效時INT有效（取決于TIE的狀態(tài)）；TI/IP=1，INT脈沖有效（取決于TIE的狀態(tài)）?！?00mA的電流和30V的運行電壓。500mA的連續(xù)輸出能力（2）具有35V清除殘存功能（3）具有輸出短路保護（4）可輸出編碼的故障診斷信號（5）設(shè)有弱電流待命模式（6）設(shè)有負載開路監(jiān)視器（7）具有功率電路電源VBB過電壓關(guān)斷功能（8）內(nèi)部含有低寄生續(xù)流二極管（9）具備交叉式電流保護功能引。對于每一個H橋，相位（PHASE）輸入端能通過選擇合適的電源和驅(qū)動器控制電流的極性，使能（ENABLE）輸入置成高電平時，可以使各自的H橋?qū)?。AIE=0，報警中斷無效，AIE=1，報警中斷有效；TIE=0，定時器中斷無效，TIE=1，定時器中斷有效0TIE 秒寄存器各位的定義和功能HR定義功能7VLVL=0，保證準(zhǔn)確的時鐘日歷數(shù)據(jù)，VL=1，不保證準(zhǔn)確的時鐘日歷數(shù)據(jù)60秒代表BCD格式的當(dāng)前秒數(shù)值 分鐘寄存器各位的定義和功能HR定義功能7無效60分代表BCD格式的當(dāng)前分鐘數(shù)值 小時寄存器各位的定義和功能HR定義功能76無效50時代表BCD格式的當(dāng)前小時數(shù)值8563采用SO8或DIP8封裝形式。每次讀寫數(shù)據(jù)后，8563內(nèi)嵌的字地址寄存器會自動產(chǎn)生增量，為芯片的讀寫操作提供方便。P3的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。作為輸出口用時，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動8位TTL輸入，對端口鎖存器寫“1”時，又可作為高阻抗輸入端用。C . :外部程序存貯器的讀選通信號。B. AlE/：當(dāng)訪問外部存貯器時，ALE（地址鎖存允許）的輸出用于鎖存地址的低8位。（2）外接晶體引腳XATL1和XATL2XATL1:接外部晶體的一個引腳。AT89C51是一種功能強、靈活性高且價格合理的單片機，可以很好的滿足本系統(tǒng)的設(shè)計要求。調(diào)節(jié)器根據(jù)電壓、電流和溫度來調(diào)節(jié)蓄電池的充電。這是一個串聯(lián)二極管的系統(tǒng)。本設(shè)計選用的步進電機為85BYGH350A。它的結(jié)構(gòu)簡單，成本低，步距角可以做得很小，.但動態(tài)性能較差。在負載能力范圍內(nèi)這些關(guān)系不因電源電壓、負載大小、使控制系統(tǒng)大為簡化。NMRV040技術(shù)參數(shù)： 功 率：～ 轉(zhuǎn) 矩：（2 )諧波減速器的諧波傳動是利用柔性元件可控的彈性變形來傳遞運動和動力的，體積不大、精度很高，但缺點是柔輪壽命有限、不耐沖擊，剛性與金屬件相比較差。此結(jié)構(gòu)在東西向和南北向都有很大的轉(zhuǎn)動空間，并且結(jié)構(gòu)簡單，耗材較少，比較適合小型的太陽能跟蹤發(fā)電系統(tǒng)。從而可以通過控制使光伏系統(tǒng)朝向太陽位置對其進行有效跟蹤，提高系統(tǒng)的發(fā)電效率。 太陽角的定義1）太陽高度角計算太陽高度角的表達式為sinh=sinsin+coscoscos （）式中， 滬為地理緯度；占為太陽赤緯；口為太陽時角。的范圍。冬至日(12月2日)，太陽正午高度達最小值90176。+23176。假設(shè)觀察者位于地球北半球中緯度地區(qū)，我們可以對太陽在天球上的周年視運動情況做如下描述?？刂破骺煞譃椴⒙?lián)控制器和串聯(lián)控制器兩種，本設(shè)計中選擇并聯(lián)控制方式。一個好的充電控制器能夠有效地防止蓄電池過充電和深度放電，并使蓄電池使用達到最佳狀態(tài)。從技術(shù)和經(jīng)濟方面綜合考慮，在本系統(tǒng)中貯能裝置應(yīng)采用鉛酸蓄電池為宜。單片機把各項功能部件都集成在一塊芯片上，因此它的結(jié)構(gòu)緊湊、超小型化、價格低廉、易于開發(fā)應(yīng)用。由于研發(fā)要求系統(tǒng)要結(jié)構(gòu)緊湊，電機選取的為小型步進電機，輸出扭矩達不到轉(zhuǎn)向要求，因此要選用減速機構(gòu)來提升輸出扭矩，在本光伏系統(tǒng)中，選取的是小型渦輪蝸桿減速機構(gòu)。目前市場上的太陽能電池基本都為封裝后的成品，通過封裝處理的太陽能電池就可以應(yīng)對各種氣候條件，并且耐沖擊，可以適應(yīng)各種應(yīng)用條件，達到了長期使用的目的，從而很好的滿足了本太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的研發(fā)要求。根據(jù)本系統(tǒng)的整體要求，裝置的各組成部分應(yīng)該選用常用而且性價比與可靠性較高的構(gòu)件，要使系統(tǒng)機構(gòu)盡量簡潔，避免過于復(fù)雜和昂貴，要便于安裝和維護。 太陽集熱跟蹤臺主程序開始跟蹤臺自動回零實驗初始參數(shù)設(shè)置試驗開始？自動跟蹤子程序數(shù)據(jù)采集子程序流量控制子程序溫度控制子程序數(shù)據(jù)處理子程序試驗結(jié)束？主程序結(jié)束NNYY 試驗主流程圖子程序開始計算太陽當(dāng)前位置跟蹤器當(dāng)前位置是否為零點？自動調(diào)整跟蹤對準(zhǔn)太陽跟蹤器自動快速指向太陽是否已對準(zhǔn)太陽？子程序結(jié)束 自動跟蹤子程序YYNN（八）本章小結(jié)在本章節(jié)中分析了現(xiàn)代能源日益短缺的嚴峻現(xiàn)狀和新型能源發(fā)展的趨勢，從而說明了利用太陽能做為一種新型能源是有效而可行的，太陽能是一種清潔環(huán)保并且用之不竭的能源，如何對其進行利用將是未來能源研究發(fā)展的趨勢。每當(dāng)試驗時，跟蹤器在跟蹤太陽前先得讓方位軸和俯仰軸自動回零。 的步距角計算，當(dāng)水平轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動1176。（7）地平坐標(biāo)系跟蹤方法的應(yīng)用國家太陽能檢測中心開發(fā)了一套太陽集熱器性能測試系統(tǒng)，其中就包括了太陽跟蹤器。另一類是定日式，它將太陽光反射到所設(shè)計的固定方向，太陽